(57)【要約】【課題】  本発明は、カップリング係数を安定させ、光ピックアップ用複合光学素子の不良率の低減を図った光ピックアップ用複合光学素子及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】  本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子１４は、レーザ光を出射するレーザ素子１と、信号検出用の光検出素子１２と、この光検出素子１２上に配置されレーザ光を反射、透過するミラー面４を有するプリズム３とを有し、プリズム３のミラー面４のＳ波反射率とＰ波透過率の積が２１００〜４０００の範囲に設定されて成ることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ素子と、信号検出用の光検出素子と、該光検出素子上に配置され前記レーザ光を反射、透過するミラー面を有するプリズムとを有し、
前記プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積が２１００〜４０００の範囲に設定されて成る
ことを特徴とする光ピックアップ用複合光学素子。
【請求項２】
前記Ｓ波反射率が３５％〜５０％の範囲に設定され、
前記Ｐ波透過率が６０％〜８０％の範囲に設定されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用複合光学素子。
【請求項３】
レーザ光を出射するレーザ素子と、信号検出用の光検出素子と、該光検出素子上に配置され前記レーザ光を反射、透過するミラー面を有するプリズムとを有してなる光ピックアップ用複合光学素子の製造に際して、
前記光ピックアップ用複合光学素子の、設定したモニタ出力とレーザ素子を定格出力で発光させたときのモニタ出力との比で規定するカップリング係数を、
前記プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積によって規格化する
ことを特徴とする光ピックアップ用複合光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ用複合光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記プリズムのＳ波反射率を３５％〜５０％の範囲に設定し、前記Ｐ波透過率を６０％〜８０％の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ用複合光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ用複合光学素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク記録再生装置の光ピックアップ用複合光学素子として、所謂レーザカプラが用いられている。この光ピックアップ用複合光学素子４４は、図４に示すように、シリコン半導体基板４１上にサブマウント基板４２を介してレーザ素子３１が配置され、このレーザ素子３１に対向して半導体基板４１上に接着層（図示せず）を介してプリズム３３が配置され、さらにプリズム３３直下の半導体基板４１の表面に信号検出用の光検出素子となる複数のフォトダイオード素子３８及び３９からなるフォトダイオードＩＣ４０が形成されて成る。プリズム３３は、レーザ素子３１から出射したレーザ光を反射し、光学記録媒体である光ディスク（図示せず）で反射した戻り光を透過する例えば４５°をなすミラー面３４を有する。サブマウント基板４２は、シリコン半導体基板で形成され、レーザ素子３１のリア側のサブマウント基板面にリアモニタ用のフォトダイオード素子４５が形成されている。半導体基板には、さらにフォトダイオードＩＣ４０で検出した信号を処理する信号処理ＩＣが形成されている。４３は電極パッドである。
【０００３】
この光ピックアップ用複合光学素子４４では、レーザ素子３１から出射されたＳ偏光のレーザ光Ｌ１がプリズム３３のミラー面３４で反射して垂直方向に立ち上がり、１／４波長板（図示せず）及び対物レンズ（図示せず）を介して光ディスク（図示せず）に照射され、光ディスクの信号記録面で反射されＰ偏光とされた戻り光Ｌ２が同じ光路を経てプリズムミラー面３４からプリズム３３内に入りフォトダイオード素子３８，３９によるフォトダイオードＩＣ４０よって検出されてＲＦ（Radio  Frequency）信号、すなわちディスク信号面からの戻り光を検出し、再生されたアナログ信号の読み出しがなされている。
【０００４】
光学特性については、目視で判断するのが困難なため光ピックアップ用複合光学素子４４を組み立てた後、測定した上で問題が無いかの判断を行う。実際にユーザー側の光ピックアップ４４では、レーザ出力が一定になるようにリアモニタ用のフォトダイオード素子４５を用いて印加電流を制御し、自分たちの使いたいレーザ出力を得ている。この印加電流の制御をオートパワーコントロール（以下、ＡＰＣと略称する）という。
【０００５】
特許文献１には、フロントモニタ方式の偏光プリズムを有する光ピックアップにおいて、偏光プリズムの透過率と反射率に条件をつけた光ピックアップが記載されています。
特許文献２には、マイクロプリズム及び複数の受光素子の間に異なる反射率または透過率を有するコート膜を備えた光ピックアップが開示されています。
【特許文献１】特許第３３９２２０６号
【特許文献２】特開平８−２９３１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、光ピックアップ用複合素子４４を製造した後に、光学特性を測定する場合、最終測定器にＡＰＣ機能を付けると、測定時のタクト（測定時間）が悪化する。このため、下記に示す算出されるカップリング係数を積算し擬似的にＡＰＣ状態を作り、フォトダイオードＩＣ４０で検出されるモニタ出力で印加電流を補正し、ユーザー側で使用するレーザ出力に合わせて測定していた。
【０００７】
カップリング係数＝（レーザを定格出力で発光させたときに得られたモニタ出力）／（設定したモニタ出力値）
【０００８】
ここで、設定したモニタ出力値とは、ユーザーが要求するレーザ出力に相当し、フォトダイオードＩＣ４０からのモニタ出力である。
また、レーザ素子を定格出力で発光させたときに得られたモニタ出力とは、その光ピックアップ用複合光学素子の定格出力でのフォトダイオードＩＣ４０からのモニタ出力である。
【０００９】
ところで従来、カップリング係数は、測定で規格化しているが、安定しないために光ピックアップ用複合光学素子の不良が発生するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑み、カップリング係数を安定させ、光ピックアップ用複合光学素子の不良率の低減を図った光ピックアップ用複合光学素子及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子は、レーザ光を出射するレーザ素子と、信号検出用の光検出素子と、この光検出素子上に配置されレーザ光を反射、透過するミラー面を有するプリズムとを有し、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積が２１００〜４０００の範囲に設定されて成ることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記光ピックアップ用複合光学素子において、Ｓ波反射率を３５％〜５０％の範囲に設定し、Ｐ波透過率を６０％〜８０％の範囲に設定することが好ましい。
【００１３】
本発明の光ピックアップ用複合光学素子では、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲に設定することにより、安定してカップリング係数を最適範囲に規定することができる。Ｓ波反射率とＰ波透過率の積が２１００より少ないと、レーザに負荷がかかり過ぎレーザ素子の寿命が短くなる。Ｓ波反射率とＰ波透過率の積が４０００を超えるとノイズ不良の弊害が生じる。
【００１４】
本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の製造方法は、レーザ光を出射するレーザ素子と、信号検出用の光検出素子と、この光検出素子上に配置されレーザ光を反射、透過するミラー面を有するプリズムとを有してなる光ピックアップ用複合光学素子の製造に際して、光ピックアップ用複合光学素子の設定したモニタ出力とレーザ素子を定格出力で発光させたときのモニタ出力との比で規定するカップリング係数を、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積によって規格化することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記製造方法において、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲に設定することが好ましい。
本発明は、上記製造方法において、さらにプリズムのＳ波反射率を３５％〜５０％の範囲に設定し、Ｐ波透過率を６０％〜８０％の範囲に設定することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の製造方法では、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積によってカップリング係数を規格化するので、安定したカップリング係数を有する光ピックアップ用複合光学素子を製造できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子によれば、レーザ出力を一定にするための印加電流の補正に供されるカップリング係数を安定させることができ、不良発生率を低減することができる。
特に、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲に設定することにより、カップリング係数を最適範囲内に収めることができる。さらに、Ｓ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲にし、且つＳ波反射率を３５％〜５０％の範囲に設定し、Ｐ波透過率を６０％〜８０％の範囲に設定することにより、カップリング係数を最適範囲内に収めることができる。
【００１８】
本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の製造方法によれば、安定したカップリング係数を有する光ピックアップ用複合光学素子を製造することができ、製造歩留りを向上することができる。
特に、プリズムのミラー面のＳ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲に設定することにより、カップリング係数を最適範囲内に収めることができる。さらに、Ｓ波反射率とＰ波透過率の積を２１００〜４０００の範囲にし、且つＳ波反射率を３５％〜５０％の範囲に設定し、Ｐ波透過率を６０％〜８０％の範囲に設定することにより、カップリング係数を最適範囲内に収めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図２は、本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の一実施の形態を示す。  本実施の形態に係る光ピックアップ用複合光学素子１４は、図１及び図２に示すように、シリコン半導体基板１０上にサブマウント基板１１を介してレーザ素子１が配置され、このレーザ素子１に対向して半導体基板１０上に接着層（図示せず）を介してプリズム３が配置され、さらにプリズム３直下の半導体基板１０の表面に信号検出用の光検出素子となる複数のフォトダイオード素子８及び９からなるフォトダイオードＩＣ１２が形成されて成る。プリズム３と半導体基板１０は、接着層１３によって接続されている。プリズム３は、レーザ素子１から出射したレーザ光を反射し、光学記録媒体である光ディスク１５で反射した戻り光を透過する例えば４５°をなすミラー面４を有する。サブマウント基板１１は、シリコン半導体基板で形成され、レーザ素子１のリア側のサブマウント基板面にリアモニタ用のフォトダイオード素子２が形成されている。半導体基板１０には、さらにフォトダイオードＩＣ１２で検出した信号を処理する信号処理ＩＣが形成されている。
【００２０】
この光ピックアップ用複合光学素子１４では、レーザ素子１から出射光であるＳ偏光のレーザ光Ｌ１がプリズム３のミラー面４で反射して垂直方向に立ち上がり、１／４波長板５及び対物レンズ６を介して光ディスク１５に照射され、光ディスク１５の信号記録面で反射され１／４波長板５でＰ偏光とされた戻り光Ｌ２が同じ光路を経てプリズムミラー面４からプリズム３内に入りフォトダイオード素子８及び９よりなるフォトダイオードＩＣ１２によって検出されてＲＦ信号、すなわちディスク信号面からの戻り光Ｌ２を検出し、再生されたアナログ信号の読み出しがなされる。
【００２１】
カップリング係数を決定する要因としては、プリズムミラー面での出射光の反射率と戻り光の透過率、光検出素子であるフォトダイオードＩＣの増幅率（ゲイン）がある、本実施の形態では、後述するように、プリズム３のミラー面４の透過率、反射率を規格化することでカップリング係数の制御を行う。
【００２２】
まず、レーザ素子１より出射されたＳ偏光のレーザ光Ｌ１が、プリズムミラー面４で反射するときミラー面４の反射率（Ｒｓ）で光ディスク１５へ向うレーザ光量が決まる。さらにレーザ光Ｌ１が、光ディスク１５で反射され、Ｐ偏光された戻り光Ｌ２はプリズムミラー面４よりプリズム３内に入射する。そのプリズム３内に入射するレーザ光量は、ミラー面４の透過率（Ｔｐ）で決まる。（単位は、Ｔｐ、Ｒｓともに％）
ゆえにプリズム３内へ入射する光量は、数１で決定される。
〔数１〕
Ｒｓ×Ｔｐ
【００２３】
次に、プリズム３内に入射したレーザ光Ｌ２は、フォトダイオード素子８、９へ入射する。フォトダイオード素子８、９へ入射したレーザ光Ｌ２は、フォトダイオードＩＣ１２内部で光電流信号へ変換され、さらに増幅器により増幅されて出力される。このときの増幅率（ゲイン）は、比抵抗ＰＲＨ（Ω）によって決まる。
【００２４】
最終的なフォトダイオード素子８，９で得られるモニタ出力は、数２で表すことができる。
〔数２〕
（Ｒｓ×Ｔｐ）×ＰＲＨ
【００２５】
ここで、比抵抗ＰＲＨは、現状で許される精度で一定の範囲内に制御されている。従って、カップリング係数は、数２で決定することができるが、比抵抗ＰＲＨが一定の範囲にあることから、Ｒｓ×Ｔｐの値で規格することができる。カップリング係数と（Ｒｓ×Ｔｐ）とは図３に示すように、相関関係がある。
【００２６】
図３は、縦軸にカップリング係数（ＰＩＫａ）、横軸にプリズムミラー面４５°としたときの、透過率（Ｔｐ）×反射率（Ｒｓ）の関係をとったときのグラフであり、プロットに沿って、結ぶ直線Ｉに示すように、透過率（Ｔｐ）と反射率（Ｒｓ）の積と、カップリング係数との間に、比例関係を導くことができる。すなわち、透過率と反射率の積の範囲が決まることで、ＰＲＨの値に関係なくカップリング係数を導き出すことができる。
【００２７】
本実施の形態は、この相関関係からプリズムミラー面での反射率Ｒｓと透過率Ｔｐとの積でカップリング係数の最適範囲を決定する。カップリング係数の最適範囲を求めると、Ｒｓ×Ｔｐの最適範囲は、Ｒｓ×Ｔｐ＝２１００〜４０００となる。さらに、このときの反射率Ｒｓ及び透過率Ｔｐの各々の最適範囲は、Ｒｓ＝３５〜５０％、Ｔｐ＝６０〜８０％となる。
Ｒｓ×Ｔｐが２１００未満であると、レーザ出力が少なくなるので、もっと出力するようにフィードバックがかかり、レーザ素子に負荷をかけることになり、レーザ素子１の寿命が短くなる。Ｒｓ×Ｔｐが４０００を超えると、レーザ出力が大きくなるのでレーザ出力を下げるようにフィードバックがかかり、ノイズ不良を出す。
Ｓ波反射率でみると、３５％未満であると、上記理由でレーザ素子の寿命が短くなり、５０％を超えると、上記理由でノイズ不良が出る。
Ｐ波反射率でみても同様に、６０％未満であると、上記理由でレーザ素子の寿命が短くなり、８０％を越えると、上記理由でノイズ不良が出る。
【００２８】
従って、本実施の形態においては、上述の条件を有するプリズム、即ちミラー面４でのＳ波反射率ＲｓとＰ波透過率Ｔｐとの積が２１００〜４０００、Ｓ波反射率Ｒｓが３５〜５０％、Ｐ波透過率Ｔｐが６０〜８０％であるプリズム３を備えてカップリング係数を規格化した光ピックアップ用複合光学素子を構成する。また、この光ピックアップ用複合光学素子の製造に際しては、設定したモニタ出力とレーザ素子を定格出力で発光させたときのモニタ出力との比で規定するカップリング係数を、プリズム３におけるミラー面４のＳ波反射率ＲｓとＰ波透過率Ｔｐの積によって規格化するものである。
【００２９】
本実施の形態によれば、Ｒｓ×Ｔｐ及びＲｓ，Ｔｐを規定することにより、レーザ出力を一定にするための印加電流の補正に供するカップリング係数を安定させることができ、カップリング係数の不良発生率を低減することができる。これにより、光ピックアップ用複合光学素子の製造歩留りを向上することができる。
【００３０】
因みに、従来のモニタ出力を測定して規格化したときは、カップリング係数（ＰＩＫ）の不良発生率は、２．０％であったが、本発明のプリズムミラー面の透過率及び反射率を制御して規格化したときのカップリング（ＰＩＫ）の不良発生率０．６％へと大幅改善することができた。
光ピックアップではＲＦレベルを一定で使用しており、そのＲＦレベルは印加電流（実際はレーザ素子１の後ろのリアモニタ用のフォトダイオード素子２で検出されるモニタ電流）で制御している。本実施の形態では、プリズム４５°面の透過率、反射率の安定化によりレーザ出力の安定化、つまりモニタ電流を安定化（RFレベルの安定化）する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の要部の拡大図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップ用複合光学素子の一実施の形態を示すグラフである。
【図４】従来の光ピックアップ用複合光学素子を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・レーザ素子、２・・リアモニタ用のフォトダイオード素子、３・・プリズム、４・・ミラー面、５・・１／４波長板、６・・対物レンズ、８、９・・フォトダイオード素子、１０・・シリコン半導体基板、１１・・サブマウント基板、１２・・フォトダイオードＩＣ、１３・・接着層、１４・・光ピックアップ用複合光学素子、１５、光ディスク、３１・・レーザ素子、３３・・プリズム、３４・・ミラー面、３６・・記録媒体、３８、３９・・フォトダイオード素子、４０・・フォトダイオードＩＣ、４１・・シリコン半導体基板、４２・・サブマウント基板、４３・・電極パッド、４４・・光ピックアップ用複合光学素子、４５・・フォトダイオード素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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